Algoritmos e Estruturas de Dados. Prof. Marcelo Zorzan Profa. Melissa Zanatta

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1 Algoritmos e Estruturas de Dados Prof. Marcelo Zorzan Profa. Melissa Zanatta

2 Assuntos da Aula Alocação de Memória Alocação estática de memória Alocação dinâmica de memória Malloc, Calloc, Free, Realloc

3 Alocação Estática Definição As variáveis de um programa têm alocação estática se a quantidade total de memória utilizada pelos dados é previamente conhecida e definida de modo imutável, no próprio código-fonte do programa Na Linguagem C, o espaço de memória utilizado por um programa para armazenar dados normalmente é indicado pelo programador no momento da declaração de variáveis Exemplo char vetor [11]

4 Alocação Estática Vantagens da Alocação Estática (Sequencial) Indexação eficiente facilita o acesso a uma posição qualquer de um vetor ou matriz Desvantagens da Alocação Estática É necessário saber de antemão a quantidade máxima de dados de um conjunto a ser utilizada por um programa (pode acarretar em desperdício de espaço quando a quantidade máxima não é utilizada para atender a uma dada situação) Inserção e remoção são custosas quando envolvem algum esforço para movimentar/deslocar elementos, de modo a abrir espaço para inserção (ex. inserção ordenada), ou de modo a ocupar espaço liberado por um elemento que foi removido

5 Alocação Dinâmica Definição As variáveis de um programa têm alocação dinâmica quando suas áreas de memória não declaradas no programa passam a existir durante execução, ou seja, o programa é capaz de criar novas variáveis enquanto executa Como trabalhar com alocação dinâmica? Para trabalhar com variáveis alocadas dinamicamente é necessário o uso de apontadores (ponteiros) e o auxílio de funções que permitam reservar (e liberar), em tempo de execução, espaços da memória para serem usados pelo programa

6 Uso da memória principal A memória principal pode ser usada para armazenar variáveis locais e globais incluindo arrays e estruturas. Variáveis globais: o armazenamento é fixo durante todo o tempo de execução do programa Variáveis locais: o armazenamento é feito na pilha do computador Este tipo de uso da memória exige que o programador saiba, antemão, a quantidade de armazenamento necessária para todas as situações

7 Uso da memória principal

8 Alocação Dinâmica Para oferecer um meio de armazenar dados em tempo de execução, há um subsistema de alocação dinâmica O armazenamento de forma dinâmica é feito na região de memória livre, chamada de heap A pilha cresce em direção inversa ao heap Conforme o uso de variáveis na pilha e a alocação de recursos no heap, a memória poderá se esgotar e um novo pedido de alocação de memória falhar

9 Alocação Dinâmica

10 Alocação Dinâmica No núcleo do sistema de alocação dinâmica em C estão as funções: malloc() free() Quando malloc() é usada, uma porção de memória livre é alocada Quando free() é usada, uma porção de memória alocada é novamente devolvida para o sistema Os protótipos das funções de alocação dinâmica estão na biblioteca stdlib.h

11 Alocação Dinâmica - malloc Função malloc /* retorna um ponteiro void para n bytes de memória não iniciados. Se não há memória disponível malloc retorna NULL */ Exemplo de uso: int *pi; pi= (int *) malloc (sizeof(int)); // aloca espaço para um inteiro

12 Alocação Dinâmica - malloc A função malloc() devolve um ponteiro para o primeiro byte de uma região de memória do tamanho size Caso não haja memória suficiente, retorna nulo (NULL)

13 Alocação Dinâmica - malloc Uma porção de memória capaz de guardar n números reais (float) é reservada, ficando o apontadorvaapontar para o endereço inicial dessa porção de memória O cast da função malloc() - (float *) - garante que o apontador retornado é para o tipo especificado na declaração do apontador. Certos compiladores requerem obrigatoriamente o cast

14 Alocação Dinâmica - free A função free é usada para liberar o armazenamento de uma variável alocada dinamicamente

15 Alocação Dinâmica - free A funçãofree() devolve ao heap a memória apontada pelo ponteiro ptr, tornando a memória livre Deve ser chamada apenas com ponteiro previamente alocado

16 Alocação Dinâmica Exemplo 1

17 Alocação Dinâmica Exemplo 2

18 Alocação Dinâmica Exemplo 3

19 Alocação Dinâmica Exemplo 3

20 Alocação Dinâmica Exemplo 4

21 Alocação Dinâmica Exemplo 5

22 Alocação Dinâmica Exemplo 6

23 Alocação Dinâmica - calloc /*calloc retorna um ponteiro para um vetor com n elementos de tamanho size cada um ou NULL se não houver memória disponível. Os elementos são iniciados em zero */ Exemplo de uso Toda memória não mais utilizada deve ser liberada pela função free:

24 Alocação Dinâmica - realloc É possível alterar o tamanho do bloco de memória reservado, utilizando a função realloc() Esta função salva os valores anteriormente digitados em memória, até ao limite do novo tamanho (especialmente importante quando se reduz o tamanho do bloco de memória)

25 Alocação Dinâmica - realloc Exemplo de uso da função realloc: A chamada da função realloc() recebe como argumentos um apontador para o bloco de memória previamente reservado pela função malloc() ou calloc() de forma a identificar qual a porção de memória será redimensionada, e o novo tamanho absoluto para o bloco de memória

26 Alocação Dinâmica - realloc A função realloc() modifica o tamanho da memória alocada previamente e apontada pelo ponteiro ptr Caso não haja memória suficiente, retorna nulo (NULL)

27 Exercícios 1- Refaça o exercício abaixo supondo agora que o usuário irá fornecer quantos produtos ele deseja armazenar Considere um cadastro de produtos de um estoque, com as seguintes informações para cada produto: Código de identificação do produto: representado por um valor inteiro Nome do produto: com ate 50 caracteres Quantidade disponível no estoque: representado por um número inteiro Preço de venda: representado por um valor real (a) Defina uma estrutura em C, denominada produto, que tenha os campos apropriados para guardar as informações de um produto (b) Crie um conjunto de 10 produtos e peça ao usuário para entrar com as informações de cada produto (c) Encontre o produto com o maior preço de venda (d) Encontre o produto com a maior quantidade disponível no estoque

28 Exercícios 2. Crie um vetor de inteiros com X posições, onde X é um valor fornecido pelo usuário. Preencha as posições desse vetor com números consecutivos.

29 Exercícios 3. Elaborar um programa em C que auxilie no controle de uma fazenda de gado que possui um total de 2000 cabeças de gado. A base de dados é formada por um conjunto de estruturas (registros) contendo os seguintes campos referente a cada cabeça de gado: código: código da cabeça de gado leite: número de litros de leite produzido por semana alim: quantidade de alimento ingerida por semana - em quilos nasc: data de nascimento - mês e ano struct data que por sua vez, possui dois campos: mês e ano abate: N" (não) ou S (sim). (a) Leia a base de dados armazenada em um vetor de estruturas. (b) Preencha o campo abate, considerando que a cabeça de gado irá para o abate caso tenha mais de 5 anos, ou produza menos de 40 litros de leite por semana, ou produza entre 50 e 70 litros de leite por semana e ingira mais de 50 quilos de alimento por dia